涼山州益門煤礦水患調查及隱患分析

文有權

摘? 要：文章以涼山州益門煤礦水患調查工作情況為例，簡述了水患調查的主要內容和礦井充水條件分析，按照《礦井水文地質類型劃分報告》和《四川省煤礦礦井水患危險性分級標準》準確劃分了礦井水文地質條件復雜程度和礦井水患危險性等級，為礦井防治水工作和水患治理提供了科學保障，具有典型的借鑒作用。

關鍵詞：煤礦;水患調查;隱患分析

中圖分類號：TD79 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）26-0050-03

Abstract： Taking the flood investigation in Yimen Coal Mine in Liangshan Prefecture as an example， this paper briefly describes the main contents of the flood investigation and the analysis of mine water filling conditions. The complexity of mine hydrogeological conditions and mine flood risk grade are accurately classified according to "Mine Hydrogeological Type Classification Report" and "Sichuan Coal Mine Flood Hazard Classification Standard"， which provides a scientific guarantee for mine water prevention and control and can be used as a typical reference.

Keywords： coal mine; flooding investigation; hidden danger analysis

引言

煤礦水害是與煤礦瓦斯、火災、頂板等并列的煤礦生產、建設過程中的主要安全災害之一。近年來，隨著礦井開采深度、開采強度的增大，煤礦水害事故發(fā)生的頻率、人員傷亡、經濟損失都呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢，使礦井防治水和水患治理工作顯得尤為突出和重要。

涼山州益門煤礦根據《煤礦防治水細則》和《煤礦安全規(guī)程》等相關要求，落實煤礦防治水工作主體責任，及時開展了煤礦水患調查工作，按照《礦井水文地質類型劃分報告》和《四川省煤礦礦井水患危險性分級標準》，準確劃定了礦井水文地質條件復雜程度和礦井水患危險性等級，為近年來采取針對性措施治理水患和水患“0”事故成績的取得提供了可靠保障。

1 煤礦基本情況

涼山州益門煤礦位于四川省會理縣城17°方向，直線距離約23km處，行政區(qū)劃屬會理縣益門鎮(zhèn)。2011年，四川省經信委核定礦井生產能力為600kt/a，是涼山州冶金、機械、電力、輕化工、民用煤供應基地，是涼山州煤炭工業(yè)的骨干企業(yè)，也是川西地區(qū)的重要煤炭基地。

益門煤礦批準開采范圍由18個拐點坐標圈定，面積為1.7626km2，開采煤層5層，即C1、C2、C3、C6、C11煤層，開采深度為+2185m～+1740m。各煤層頂?shù)装鍘r性相似，縱橫巖相變化迅速，缺乏標志層，常為厚薄不等的石英細砂巖、粉砂巖、鈣質與砂質粘土巖交錯互層。

礦井為“平硐+斜井”聯(lián)合開拓方式，共有6個井筒，即+1943m新平硐、+1943m主斜井、+1943m副斜井、+2024m二平硐、+2024mC3平硐和+2142m回風平硐。

礦井正常涌水量為118.0m3/h，最大涌水量為182.0m3/h。礦井+2024m水平以上北翼涌水從+2024m二平硐、+2024mC3平硐水溝自流排出;礦井+1943m水平以上南翼涌水從+1941m新平硐水溝自流排出，礦井+1943m水平以下涌水從+1810m水倉經+1943m副斜井“一級排水”至地面水溝。+1810m水平井底車場設有中央水泵房，主、副水倉，水倉容積分別為839m3和656m3。水泵房內設有工作泵、備用泵、檢修泵各一臺，其型號均為150D-30×6型，水泵額定排水量為119-190m3/h，水泵額定揚程180m。主排水管和備用排水管均為Φ159×5無縫鋼管，排水高差135m。兩趟排水管路并聯(lián)，中央水泵房為雙回路供電。

礦井因探放水措施不到位，于1994年3月23日在+1941m水平32號勘探線以西采區(qū)C5煤層3-1石門上山穿水，導致1人死亡;2000年10月28日在+2024m水平東五采區(qū)+2094m水平三順透水，導致兩人死亡。

2 煤礦水患調查情況

根據《會理縣益門新山區(qū)關閉煤礦礦井水患普查報告》[3]和《涼山州益門煤礦礦井水患現(xiàn)狀調查報告》[4]顯示：

2.1 相鄰煤礦對礦井開采無影響

會理縣扶貧福利煤礦位于益門煤礦北東側，該煤礦建于1999年，于2013年12月9日關閉。關閉前開采+2340～+2185m標高間的C3煤層，開采走向長約450m。礦井水通過水溝自流排出，實測流量為144m3/h。

下村鄉(xiāng)新山煤礦位于益門煤礦北側。該煤礦建于2001年，于2013年7月關閉。根據《會理縣益門新山區(qū)關閉煤礦礦井水患普查報告》[3]：“礦井關閉前開采C1、C2、C3煤層，推測形成采空區(qū)總投影面積約53775m2?！?/p>

會理縣益門鎮(zhèn)煤礦位于益門煤礦西北側上部。開采下界標高分別為+2080m，+2185m，開采上界高差達100多米。于2015年關閉;礦井水通過平硐水溝自流排出，實測流量為50m3/h。

會理縣白果灣煤礦位于益門煤礦西側，目前處于整合建設階段;與該礦無重疊。

2.2 廢棄小窯及采空塌陷無積水

益門煤礦淺部礦體原劃歸益門鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)開采，形成了“礦區(qū)淺部由鄉(xiāng)鎮(zhèn)或集體企業(yè)、個人開采，下部由益門煤礦開采的格局”。調查發(fā)現(xiàn)從礦井+2024m二平硐～+2155m風井范圍內有很多塌陷坑，且有明顯的沉降現(xiàn)象;礦井已通過回填矸石來處理塌陷坑及沉降，未見明顯積水。

2.3 區(qū)域及場地穩(wěn)定性稍差

益門礦區(qū)位于四川省南部金沙江地震區(qū)范圍內，所處區(qū)域地震烈度為Ⅷ度，區(qū)域穩(wěn)定性較差。區(qū)域巖層為層狀巖體，巖層傾角較陡，礦山植被不發(fā)育，在暴雨季節(jié)，易出現(xiàn)滑坡、泥石流等地質災害。

2.4 礦區(qū)地質構造復雜、水文地質條件中等

礦區(qū)位于益門復式背斜東翼，被震旦系和寒武系地層組成的群山包圍;地層走向平均為北東20°，傾角變化較大，一般為50°～75°;受強烈構造運動影響，斷層發(fā)育。主要構造形式為近南北向的益門復式不對稱背斜西推東傾的疊瓦式斷層，礦區(qū)地質構造極復雜。

礦區(qū)水系屬安寧河水系之益門河支流，區(qū)內地表水主要靠大氣降水補給，受水面積約3km2，排泄方式主要是以徑流排泄和片流排泄。礦區(qū)內水文網縱橫交錯，主要水流為益門河及其各支流。其中以益門河及炭山溝水對礦床開采影響最大，流量變化也異常不均，洪水期水流湍急。

礦區(qū)范圍主要分布有季節(jié)性溪澗，即炭山溪溝和樓房灣溪溝，常年無水。礦區(qū)南東邊界處為益門河，流量為0.065m3/s～186m3/s。洪水和枯水季節(jié)水位高差2.75m。最高洪水水位在益門煤礦+1941m新平硐附近上游的老山坪大橋處，標高為+1939.75m。

礦井所在區(qū)域屬近似亞熱帶氣候，年最大降水量1597.4mm，氣象災害有暴雨、大雨、大風和冰雹等，可釀成洪水，次生泥石流和滑坡等地質災害。

3 礦井充水條件分析

3.1 礦井含水層與隔水層

3.1.1 含水層

（1）灰?guī)r溶蝕裂隙承壓含水層，系寒武系下統(tǒng)龍王廟組、上統(tǒng)二迭系含水組，該層為碳酸鹽巖夾碎屑巖地層，其特點是碳酸鹽巖含有泥、砂質成分，夾碎屑巖或與碎屑互層，總體上巖溶發(fā)育不強烈，中等富水，泉流量一般為1L/s～5L/s。與開采煤層高差67m。

（2）砂巖含水層，系寒武系下統(tǒng)筇竹寺組，砂巖裂隙承壓含水層。本層以砂巖為主，夾頁巖及灰?guī)r，含水性中等。與開采煤層高差100m。

（3）震旦系燈影組碳酸鹽巖巖溶承壓含水層：本層巖溶發(fā)育，含水量分布不均，多受斷層控制，在斷層帶內巖溶發(fā)育、含水豐富，其它地段含水較弱。與開采煤層高差160m。

3.1.2 隔水層

（1）下奧隔統(tǒng)紅石崖組（Q1h），本組為紫紅色砂巖與頁巖互層，巖性致密。

（2）中上寒武統(tǒng)西王廟組（E2x）：該組為紫紅色砂質頁巖夾砂巖，巖性致密。

3.2 煤層頂板充水情況

礦井開采煤層系三疊系上統(tǒng)白果灣組（T3bg），煤層最大采高約為10m，煤層傾角45°～90°，采用全垮落法管理頂板，煤層回采后冒落帶最大高度（Hc）和導水裂隙影響高度（Hf），按《礦區(qū)水文地質工程地質勘探規(guī)范》[5]：

式中：Hc-煤層開采后的直接冒落高度（從煤層頂面算起的法向高度），m;Hf-裂隙下沉帶高度，m;M-煤層采高（按10m計算）;n-煤開采分層數(shù)（1個分層）。

計算結果：冒落帶最大高度為40m，導水裂隙影響高度為191.8m。

可知：導水裂隙“穿過了所有含水層”，高度達到了砂巖含水層位，其含水層水對礦井開采有直接影響。

3.3 煤層底板充水情況

三疊系上統(tǒng)白果灣組（T3bg）煤系地層角度不整合于下伏震旦系、在寒武系地層之上?？芍装搴畬訉γ簩娱_采充水有影響。

3.4 礦井涌水狀態(tài)

（1）礦井涌水觀測結果[4]：礦井涌水量為80m3/h，井下涌（出）水點主要有以下4處，見表1。

（2）礦井涌水量預計

采用開采單位面積涌水量比擬法預算礦井涌水量。

式中：Q0-比擬礦井涌水量，正常值為118.0m3/h，最大涌水量為182.0m3/h;Q1-預算礦井涌水量;S0-礦井當前采空區(qū)平面投影面積（3.912km2）;S1-礦井未采區(qū)平面投影面積（0.516km2）。

計算結果：正常涌水量162.0m3/h，最大涌水量240.0m3/h。

3.5 地下水補、徑、排條件

礦井水文地質單元屬安寧河水系之益門河支流。在受河流的橫向切割下，該單元具有相對獨立的分水嶺和地表及地下水補給、徑流、排泄系統(tǒng)。礦區(qū)年均降雨量在1000mm以上，一部分貯存于殘、坡積土層中，并緩慢下滲至下伏含水層和采空區(qū)，另一部分則沿地表流入溪溝。

礦井含水層、巖溶、砂巖裂隙是礦井充水的主要礦床。

4 礦井水患調查結論

（1）益門煤礦受采掘破壞或影響的孔隙、裂隙、巖溶含水層，補給條件等均為一般，有一定的補給水源;含水層單位涌水量q？燮0.1（L·s-1·m-1）;礦井采空區(qū)范圍較大，存在少量老空積水，位置、范圍、積水量清楚;礦區(qū)地表水排泄條件較好，地下水補給及排泄條件好，礦井涌水量較小，正常涌水量小于180m3/h，最大涌水量小于300m3/h;突水量Q3？燮600m3/h;礦井偶有突水，采掘工程受水害影響，但不威脅礦井安全;防治水工作簡單或易于進行。根據《煤礦防治水細則》[2]，該礦水文地質條件復雜程度劃定為中等類型。

（2）益門煤礦“各類水患有一定危險性和隱蔽性”。根據《四川省煤礦礦井水患危險性分級標準》，該礦水患危險性等級劃定為“危險級”（Ⅱ級）礦井。

5 結束語

涼山州益門煤礦，為落實煤礦防治水主體責任，2017年委托有水患調查能力的機構對其礦井水文地質、礦井水患進行了全面調查，并按調查報告的結論和建議，采取了有針對性的防治水措施，對生產過程中的水隱患進行了及時預報和整改，實現(xiàn)了水患“0”事故，為礦井正常生產、安全發(fā)展提供了可靠的安全保障。

參考文獻：

[1]煤礦安全規(guī)程（2016年版）[S].國家安全生產監(jiān)督管理總局令，第87號，2016.

[2]煤礦防治水細則[S].國家煤礦安全監(jiān)察局，煤安監(jiān)調查[2018]14號，2018.

[3]會理縣益門新山區(qū)關閉煤礦礦井水患普查報告[R].會理益門煤礦生技科，2017.

[4]涼山州益門煤礦礦井水患現(xiàn)狀調查報告[R].四川省安全科學技術研究院，2017.

[5]礦區(qū)水文地質工程地質勘探規(guī)范[S].GB12715-91.

[6]四川省煤礦礦井水患危險性分級標準[S].四川煤礦安全監(jiān)察局，2014.